21世纪是光电技术发展的新时代。随着新一代信息技术的发展, 以及人工智能、无人平台的广泛应用, 光电技术在**上的作用日益突出。与陆军、空军以及其他军兵种的光电系统相比, 海军舰船光电系统有其突出的特点。结合近六十年来舰船光电系统的发展, 介绍了舰船光电系统的概念与分类, 简述了舰船光电系统的主要传感器、系统研制开发中的关键技术以及几种前沿的舰船光电系统, 指出了目前和今后一个时期舰船光电系统的演进方向。

完成以高速FPGA技术为核心，实现根据外部需求使用外触发同步控制的线阵CCD采集光谱信号的驱动。通过测试，设计的CCD驱动采样固定延时时间为2.809 9 μs，延时精度不大于86.1 ns，线阵CCD采集到的光谱信号满足光谱分析要求。设计实现外触发方式控制TCD1304采集光信号，可以为后期工业测试提供应用参考。

战术数据链作为信息传输、共享的网络链路,能够最大程度发挥出战术系统的效能并提高**平台的作战效能。研究了基于数据链和机载多传感器的融合跟踪。根据数据链、雷达、光电传感器的特点进行分析, 首先通过滤波外推算法进行时间配准, 并运用集中扩维融合算法进行目标融合跟踪, 使用数据链单独滤波、雷达单独滤波与融合滤波进行对比仿真。结果表明, 使用融合算法的数据链和机载多传感器对目标跟踪具有更好的效果。

为了实现工业现场中对机器人工具坐标系进行快速高效地校准, 同时提升坐标系的校准精度, 提出了一种机器人工具坐标系快速校准方法, 搭建了校准系统和实验平台。对校准系统的校准测量速度和精度进行了测量和研究。该校准方法使机器人按照预定圆周和直线的轨迹进行运动, 运动时统计该系统在光电传感器中出现的时刻, 得到工具坐标系偏斜的位置。本文分析了光电传感器由于装配工艺的原因无法形成直角坐标系而引起的误差, 同时根据坐标系转换原理, 对此项误差进行分析。最后实验结果表明: 机器人工具坐标系的校准精度为±0.5 mm, 恢复时间为15 s。该结果满足汽车生产线对于精度和效率的要求, 能够快速有效地对机器人工具坐标系进行校准。

针对高压电力设备局部放电的监测需求, 结合放电光谱的紫外波段分布特征, 提出一种基于SiC基光电传感器的放电监测方法, 并进行了系统设计, 重点给出模拟电路模块、以FPGA为核心的数字电路模块和识别定位软件的设计思路和方法。通过实验测试, 验证了基于SiC基的放电探测系统能够实现对局部放电现象的准确探测和放电方位的识别。克服了以往监测设备体积大、易受干扰、成本高, 只能判断有无, 很难判断方位的问题, 为电力系统局部放电监测提供了新的技术手段。

色散镜头是光谱共焦位移传感器的核心部件, 轴向色散与波长之间的线性度直接影响系统的测量精度。研究了轴向色散与玻璃材质之间的关系, 结合透镜组光焦度分配公式, 分析线性色散产生条件, 设计了一款色散镜头; 使用ZEMAX进行仿真优化, 镜头在500~700nm工作波段范围内, 色散范围约为150.34μm, 轴向色散与波长线性度通过一元线性拟合分析, 判定系数达0.9972, 镜头分辨率较高, 配合现有的光谱仪使用, 传感器分辨率可达纳米级, 满足高精度测量要求。

提出了一种利用表面刻有周期性规则图案的陀螺转子进行非接触式角度测量的方法，这种方法利用光电传感器读取陀螺转子表面的图案信息，从而实时测量陀螺转子的偏转角。介绍了这种测角方法的原理和测角装置的结构，并建立三维几何模型，详细推导了测角方法的角度解算算法，得到了陀螺转子在无偏转、一维偏转及二维偏转三种情况下的偏转角与光电传感器测得的陀螺转子表面图案信息之间的关系曲线或曲面。计算结果表明，两个正交方向的光电传感器共同探测,即可得到陀螺转子的偏转角及偏转方向，其结果唯一，且测角范围大于30°。该测角方法可用于静态测量和高速动态测量。

介绍了海监取证系统的应用背景, 结合国内外的发展现状, 借鉴POS辅助图像定位技术在航测领域上的应用, 绘制大比例尺的地形图进行了目标定位。海监机载取证系统, 通过集成双轴伺服稳定平台、高精度POS系统、高清摄像机等设备, 配备相应处理软件, 同时具备侦察目标及高精度定位能力。初步试验结果显示, 当试验高度为40 m时, 目标实时定位精度小于0.26 m。